KR102483626B1 - Bulk-acoustic wave resonator - Google Patents

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Abstract

기판과, 상기 기판 상에 배치되며 상기 기판과의 사이에 캐비티가 배치되는 제1 전극과, 상기 제1 전극의 적어도 일부를 덮는 압전층과, 상기 압전층의 적어도 일부를 덮는 제2 전극과, 상기 제1 전극과 상기 압전층의 사이에 배치되는 삽입층 및 상기 캐비티 내에 배치되는 하부 프레임을 포함하며, 상기 하부 프레임은 적어도 일부분이 상기 삽입층과 겹쳐지게 배치되는 체적 음향 공진기가 개시된다.A substrate, a first electrode disposed on the substrate and having a cavity disposed between the substrate, a piezoelectric layer covering at least a portion of the first electrode, and a second electrode covering at least a portion of the piezoelectric layer; A volumetric acoustic resonator comprising an insertion layer disposed between the first electrode and the piezoelectric layer and a lower frame disposed within the cavity, wherein at least a portion of the lower frame overlaps the insertion layer.

Description

체적 음향 공진기{Bulk-acoustic wave resonator}Volume acoustic resonator {Bulk-acoustic wave resonator}

본 발명은 체적 음향 공진기에 관한 것이다.The present invention relates to volumetric acoustic resonators.

일반적으로, 체적 음향 공진기(BAW, Bulk-Acoustic Wave resonator)는 하부전극, 압전층, 상부전극을 적층하여 전극에서 수직방향으로 전파되는 두께 모드(Thickness mode)의 진동을 이상적인 기본 모드(fundamental mode)로 이용하여 작동된다.In general, a bulk-acoustic wave resonator (BAW) stacks a lower electrode, a piezoelectric layer, and an upper electrode so that the vibration of the thickness mode propagating in the vertical direction from the electrode is an ideal fundamental mode. It works by using

그런데, 실제로는 전극과 수평방향으로 전파되는 가로 모드(Transverse mode)도 발생되며, 이로 인해 공진기의 끝단에서 공진기 바깥으로 횡파(Lateral Wave)가 누설(Leak)되어 품질계수(Q, Quality facotr) 성능 및 감쇠 성능이 열화될 수 있다.However, in reality, a transverse mode propagating in the horizontal direction with the electrode is also generated, which causes the lateral wave to leak from the end of the resonator to the outside of the resonator, resulting in a quality factor (Q) performance and damping performance may deteriorate.

이에 따라, 횡파의 누설을 저감시킴으로써 품질계수(Q) 성능 및 감쇠 성능을 높이는 구조의 개발이 필요한 실정이다.Accordingly, it is necessary to develop a structure that improves quality factor (Q) performance and damping performance by reducing leakage of shear waves.

감쇠 성능을 개선할 수 있는 체적 음향 공진기가 제공된다.A volumetric acoustic resonator capable of improving damping performance is provided.

본 발명의 일 실시예에 따른 체적 음향 공진기는 기판과, 상기 기판 상에 배치되며 상기 기판과의 사이에 캐비티가 배치되는 제1 전극과, 상기 제1 전극의 적어도 일부를 덮는 압전층과, 상기 압전층의 적어도 일부를 덮는 제2 전극과, 상기 제1 전극과 상기 압전층의 사이에 배치되는 삽입층 및 상기 캐비티 내에 배치되는 하부 프레임을 포함하며, 상기 하부 프레임은 적어도 일부분이 상기 삽입층과 겹쳐지게 배치될 수 있다.A volume acoustic resonator according to an embodiment of the present invention includes a substrate, a first electrode disposed on the substrate and having a cavity disposed between the substrate, and a piezoelectric layer covering at least a portion of the first electrode; and a second electrode covering at least a portion of the piezoelectric layer, an insertion layer disposed between the first electrode and the piezoelectric layer, and a lower frame disposed within the cavity, wherein the lower frame includes at least a portion of the piezoelectric layer and the insertion layer. They can be arranged overlapping.

감쇠 성능을 개선할 수 있는 효과가 있다.There is an effect of improving damping performance.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 A부를 나타내는 확대도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 설명도이다.
도 4는 종래기술에 따른 체적 음향 공진기에서 BR 폭에 따른 감쇠(Attenuation) 성능을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기에서 BR 폭이 0.4㎛, 0.6㎛ 인 경우 삽입층의 내측 끝단과 하부 프레임의 내측 끝단 간의 간격에 따른 감쇠 성능을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기에서 삽입층의 내측 끝단과 하부 프레임의 내측 끝단 간의 간격이 0.8㎛, 1.2㎛ 인 경우 하부 프레임의 두께에 따른 감쇠 성능을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a volumetric acoustic resonator according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view showing part A of FIG. 1 .
3 is an explanatory diagram showing a volumetric acoustic resonator according to the prior art.
4 is a graph showing attenuation performance according to a BR width in a volumetric acoustic resonator according to the prior art.
5 is a graph showing damping performance according to a distance between an inner end of an insert layer and an inner end of a lower frame when BR widths are 0.4 μm and 0.6 μm in a volumetric acoustic resonator according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 is a graph showing damping performance according to the thickness of the lower frame when the distance between the inner end of the insertion layer and the inner end of the lower frame is 0.8 μm and 1.2 μm in the volumetric acoustic resonator according to an exemplary embodiment of the present invention.
7 is a schematic cross-sectional view showing a volumetric acoustic resonator according to an exemplary embodiment of the present invention.
8 is a schematic cross-sectional view showing a volumetric acoustic resonator according to an exemplary embodiment of the present invention.
9 is a schematic cross-sectional view showing a volumetric acoustic resonator according to an exemplary embodiment of the present invention.
10 is a schematic cross-sectional view showing a volumetric acoustic resonator according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, the embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. The shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clarity.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이고, 도 2는 도 1의 A부를 나타내는 확대도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing a volumetric acoustic resonator according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view showing part A of FIG. 1 .

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기(100)는 일예로서, 기판(110), 희생층(120), 식각방지부(130), 멤브레인층(140), 제1 전극(150), 압전층(160), 제2 전극(170), 삽입층(180), 페시베이션층(190), 금속패드(200) 및 하부 프레임(210)을 포함하여 구성될 수 있다.1 and 2 , a volumetric acoustic resonator 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a substrate 110, a sacrificial layer 120, an etch stop 130, and a membrane layer 140 as an example. ), a first electrode 150, a piezoelectric layer 160, a second electrode 170, an insertion layer 180, a passivation layer 190, a metal pad 200, and a lower frame 210. It can be.

기판(110)은 실리콘 기판일 수 있다. 예를 들어, 기판(110)으로는 실리콘 웨이퍼가 이용되거나, SOI(Silicon On Insulator) 타입의 기판이 이용될 수 있다.The substrate 110 may be a silicon substrate. For example, a silicon wafer or a silicon on insulator (SOI) type substrate may be used as the substrate 110 .

기판(110)의 상면에는 절연층(112)이 형성될 수 있으며, 상부에 배치되는 구성과 기판(110)을 전기적으로 격리시킬 수 있다. 또한, 절연층(112)은 제조과정에서 캐비티(C)를 형성하는 경우 에칭가스에 의해 기판(110)이 식각되는 것을 방지하는 역할을 수행한다.An insulating layer 112 may be formed on the upper surface of the substrate 110 and may electrically isolate the substrate 110 from components disposed thereon. In addition, the insulating layer 112 serves to prevent the substrate 110 from being etched by the etching gas when the cavity C is formed in the manufacturing process.

이 경우, 절연층(112)은 이산화규소(SiO2), 실리콘 나이트라이드(Si3N4), 산화 알루미늄(Al2O3), 및 질화 알루미늄(AlN) 중 적어도 하나로 형성될 수 있으며, 화학 기상 증착(Chemical vapor deposition), RF 마그네트론 스퍼터링(RF Magnetron Sputtering), 및 에바포레이션(Evaporation) 중 어느 하나의 공정을 통해 형성될 수 있다.In this case, the insulating layer 112 may be formed of at least one of silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and aluminum nitride (AlN). It may be formed through any one process of chemical vapor deposition, RF magnetron sputtering, and evaporation.

희생층(120)은 절연층(112) 상에 형성되며, 희생층(120)의 내측에는 캐비티(C)와 식각 방지부(130)가 배치될 수 있다. 캐비티(C)는 제조 시 희생층(120)의 일부분을 제거함으로써 형성된다. 이와 같이, 캐비티(C)가 희생층(120)의 내측에 형성됨에 따라, 희생층(120)의 상부에 배치되는 제1 전극(150) 등은 편평하게 형성될 수 있다.The sacrificial layer 120 is formed on the insulating layer 112 , and a cavity C and an etch stop 130 may be disposed inside the sacrificial layer 120 . The cavity C is formed by removing a portion of the sacrificial layer 120 during manufacturing. In this way, as the cavity C is formed inside the sacrificial layer 120 , the first electrode 150 or the like disposed on the sacrificial layer 120 may be formed flat.

식각방지부(130)는 캐비티(C)의 경계를 따라 배치된다. 식각방지부(130)는 캐비티(C) 형성 과정에서 캐비티 영역 이상으로 식각이 진행되는 것을 방지한다.The anti-etching part 130 is disposed along the boundary of the cavity (C). The anti-etching unit 130 prevents etching from proceeding beyond the cavity area during the formation of the cavity C.

멤브레인층(140)은 기판(110)과 함께 캐비티(C)를 형성한다. 또한, 멤브레인층(140)은 희생층(120)의 제거 시 에칭가스와 반응성이 낮은 재질로 이루어질 수 있다. 한편, 멤브레인층(140)은 질화실리콘(Si3N4), 산화실리콘(SiO2), 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer)이 사용될 수 있다.The membrane layer 140 forms a cavity C together with the substrate 110 . In addition, the membrane layer 140 may be made of a material having low reactivity with an etching gas when the sacrificial layer 120 is removed. On the other hand, the membrane layer 140 is made of silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxide (SiO 2 ), manganese oxide (MgO), zirconium oxide (ZrO 2 ), aluminum nitride (AlN), lead lactate titanate (PZT) , gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (HfO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), and zinc oxide (ZnO), a dielectric layer containing any one of the materials is used. can

한편, 멤브레인층(140) 상에는 질화 알루미늄(AlN)으로 이루어지는 시드층(미도시)이 형성될 수 있다. 즉, 시드층은 멤브레인층(140)과 제1 전극(150) 사이에 배치될 수 있다. 시드층은 질화 알루미늄(AlN) 이외에도 HCP 결정 구조를 가지는 유전체 또는 금속을 이용하여 형성될 수 있다. 일예로서, 시드층이 금속일 경우 시드층은 티타늄(Ti)으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며 멤브레인층(140)이 구비되지 않고 시드층만이 형성될 수 있다.Meanwhile, a seed layer (not shown) made of aluminum nitride (AlN) may be formed on the membrane layer 140 . That is, the seed layer may be disposed between the membrane layer 140 and the first electrode 150 . The seed layer may be formed using a dielectric or metal having an HCP crystal structure in addition to aluminum nitride (AlN). As an example, when the seed layer is a metal, the seed layer may be formed of titanium (Ti). However, it is not limited thereto, and only the seed layer may be formed without the membrane layer 140 being provided.

제1 전극(150)은 멤브레인층(140) 상에 형성되며, 일부분이 캐비티(C)의 상부에 배치된다. 또한, 제1 전극(150)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다.The first electrode 150 is formed on the membrane layer 140, and a portion thereof is disposed above the cavity C. In addition, the first electrode 150 may be used as any one of an input electrode and an output electrode for inputting and outputting an electrical signal such as a radio frequency (RF) signal.

한편, 제1 전극(150)은 일예로서, 스칸듐(Sc)을 함유하는 알루미늄 합금 재질로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 스칸듐(Sc)을 함유하는 알루미늄 합금 재질로 제1 전극(150)이 이루어짐으로써 기계적 강도(mechanical strength)가 증가됨에 따라, high power reactive sputtering이 가능할 수 있다. 이러한 증착 조건에서 제1 전극(150)의 표면 거칠기(roughness) 증가를 막을 수 있으며 압전층(160)의 고배향 성장도 유도할 수 있다.Meanwhile, the first electrode 150 may be made of, for example, an aluminum alloy material containing scandium (Sc). In this way, high power reactive sputtering may be possible as mechanical strength is increased by making the first electrode 150 made of an aluminum alloy material containing scandium (Sc). Under these deposition conditions, an increase in surface roughness of the first electrode 150 can be prevented and highly oriented growth of the piezoelectric layer 160 can be induced.

또한, 스칸듐(Sc)이 함유됨으로써, 제1 전극(150)의 화학적 저항(chemical resistance)이 증가되어 순수 알루미늄으로 제1 전극이 이루어지는 경우 발생되는 단점을 보완할 수 있다. 나아가, 제조시 건식식각(dry etch) 또는 습식공정(wet process) 등의 공정 안정성을 확보할 수 있다. 나아가, 순수 알루미늄으로 제1 전극이 이루어지는 경우 쉽게 산화가 발생되나, 스칸듐을 함유하는 알루미늄 합금 재질로 제1 전극(150)이 이루어짐으로써 산화에 대한 내화학성이 향상될 수 있다.In addition, by containing scandium (Sc), the chemical resistance of the first electrode 150 is increased, so that a disadvantage that occurs when the first electrode is made of pure aluminum can be compensated for. Furthermore, process stability such as dry etching or wet process can be secured during manufacturing. Furthermore, oxidation easily occurs when the first electrode is made of pure aluminum, but chemical resistance against oxidation can be improved by making the first electrode 150 made of an aluminum alloy material containing scandium.

다만, 이에 한정되지 않으며, 제1 전극(150)은 일예로서, 몰리브덴(molybdenum : Mo)과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 제1 전극(150)은 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr) 등과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수도 있다.However, it is not limited thereto, and the first electrode 150 may be formed using, for example, a conductive material such as molybdenum (Mo) or an alloy thereof. However, it is not limited thereto, and the first electrode 150 includes ruthenium (Ru), tungsten (W), iridium (Ir), platinum (Pt), copper (Cu), titanium (Titanium: Ti), tantalum (Tantalum: Ta), nickel (Ni), chromium (Chromium: Cr), etc., or may be made of a conductive material or an alloy thereof.

압전층(160)은 적어도 캐비티(C)의 상부에 배치되는 제1 전극(150)을 덮도록 형성된다. 한편, 압전층(160)은 전기적 에너지를 탄성파 형태의 기계적 에너지로 변환하는 압전 효과를 일으키는 부분으로, 일예로서 질화 알루미늄(AlN) 재질을 포함한다.The piezoelectric layer 160 is formed to cover at least the first electrode 150 disposed above the cavity (C). Meanwhile, the piezoelectric layer 160 is a part that generates a piezoelectric effect that converts electrical energy into mechanical energy in the form of elastic waves, and includes, for example, aluminum nitride (AlN) material.

또한, 압전층(160)에는 희토류 금속(Rare earth metal) 또는 전이 금속과 같은 도펀트(dopent)가 도핑될 수 있다. 일예로서, 도펀트(dopent)로 사용되는 희토류 금속은 스칸듐(Sc), 에르븀(Er), 이트륨(Y), 및 란탄(La) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 나아가, 도펀트(dopent)로 사용되는 전이 금속은 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨 (Ta), 니오비윰 (Nb) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 압전층(160)에는 2가 금속인 마그네슘(Mg)도 포함될 수 있다.Also, the piezoelectric layer 160 may be doped with a dopant such as a rare earth metal or a transition metal. As an example, the rare earth metal used as a dopant may include at least one of scandium (Sc), erbium (Er), yttrium (Y), and lanthanum (La). Furthermore, the transition metal used as a dopant may include at least one of titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf), tantalum (Ta), and niobium (Nb). In addition, magnesium (Mg), a divalent metal, may also be included in the piezoelectric layer 160 .

제2 전극(170)은 적어도 캐비티(C)의 상부에 배치되는 압전층(160)을 덮도록 형성된다. 제2 전극(170)은 RF(Radio Frequency) 신호 등의 전기적 신호를 입출력하는 입력 전극 및 출력 전극 중 어느 하나로 이용될 수 있다. 즉, 제1 전극(150)이 입력 전극으로 이용되는 경우 제2 전극(170)은 출력 전극으로 이용되며, 제1 전극(150)이 출력 전극으로 이용되는 경우 제2 전극(170)은 입력 전극으로 이용될 수 있다.The second electrode 170 is formed to cover at least the piezoelectric layer 160 disposed above the cavity (C). The second electrode 170 may be used as one of an input electrode and an output electrode for inputting and outputting an electrical signal such as a radio frequency (RF) signal. That is, when the first electrode 150 is used as an input electrode, the second electrode 170 is used as an output electrode, and when the first electrode 150 is used as an output electrode, the second electrode 170 is used as an input electrode. can be used as

다만, 이에 한정되지 않으며, 제2 전극(170)은 일예로서, 몰리브덴(molybdenum : Mo)과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금을 이용하여 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않으며, 제2 전극(170)은 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr) 등과 같은 전도성 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수도 있다.However, it is not limited thereto, and the second electrode 170 may be formed using, for example, a conductive material such as molybdenum (Mo) or an alloy thereof. However, it is not limited thereto, and the second electrode 170 includes ruthenium (Ru), tungsten (W), iridium (Ir), platinum (Pt), copper (Cu), titanium (Titanium: Ti), tantalum (Tantalum: Ta), nickel (Ni), chromium (Chromium: Cr), etc., or may be made of a conductive material or an alloy thereof.

한편, 제2 전극(170)은 일예로서, 스칸듐(Sc)을 함유하는 알루미늄 합금 재질로 이루어질 수 있다. 이와 같이, 스칸듐(Sc)을 함유하는 알루미늄 합금 재질로 제2 전극(170)이 이루어짐으로써 기계적 강도(mechanical strength)가 증가됨에 따라, high power reactive sputtering이 가능할 수 있다. 이러한 증착 조건에서 제2 전극(170)의 표면 거칠기(roughness) 증가를 막을 수 있다.Meanwhile, the second electrode 170 may be made of, for example, an aluminum alloy material containing scandium (Sc). In this way, as the second electrode 170 is made of an aluminum alloy material containing scandium (Sc) to increase mechanical strength, high power reactive sputtering may be possible. Under these deposition conditions, an increase in surface roughness of the second electrode 170 may be prevented.

또한, 스칸듐(Sc)이 함유됨으로써, 제2 전극(170)의 화학적 저항(chemical resistance)이 증가되어 순수 알루미늄으로 제2 전극이 이루어지는 경우 발생되는 단점을 보완할 수 있다. 나아가, 제조시 건식식각(dry etch) 또는 습식공정(wet process) 등의 공정 안정성을 확보할 수 있다. 나아가, 순수 알루미늄으로 제2 전극이 이루어지는 경우 쉽게 산화가 발생되나, 스칸듐을 함유하는 알루미늄 합금 재질로 제2 전극(170)이 이루어짐으로써 산화에 대한 내화학성이 향상될 수 있다.In addition, since scandium (Sc) is included, the chemical resistance of the second electrode 170 is increased, and a disadvantage that occurs when the second electrode is made of pure aluminum can be compensated for. Furthermore, process stability such as dry etching or wet process can be secured during manufacturing. Furthermore, oxidation easily occurs when the second electrode is made of pure aluminum, but chemical resistance against oxidation can be improved by making the second electrode 170 made of an aluminum alloy material containing scandium.

삽입층(180)은 제1 전극(150)과 압전층(160) 사이에 배치된다. 삽입층(180)은 산화규소(SiO2), 질화알루미늄(AlN), 산화알루미늄(Al2O3), 질화규소(Si3N4), 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 티탄산 지르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO)등의 유전체로 형성될 수 있으나, 압전층(160)과는 다른 재질로 형성된다. 또한, 필요에 따라 삽입층(180)이 구비되는 영역을 빈 공간(air)으로 형성하는 것도 가능하다. 이는 제조 과정에서 삽입층(180)을 제거함으로써 구현될 수 있다.The insertion layer 180 is disposed between the first electrode 150 and the piezoelectric layer 160 . The insertion layer 180 is silicon oxide (SiO 2 ), aluminum nitride (AlN), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), manganese oxide (MgO), zirconium oxide (ZrO 2 ), titanic acid It may be formed of a dielectric material such as lead zirconate (PZT), gallium arsenic (GaAs), hafnium oxide (HfO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), It is formed of a material different from that of the piezoelectric layer 160 . In addition, it is also possible to form an empty space (air) in the region where the insertion layer 180 is provided as needed. This may be implemented by removing the insertion layer 180 during manufacturing.

일예로서, 삽입층(180)은 멤브레인층(140)과 제1 전극(150), 그리고 식각 방지부(130)의 표면을 따라 배치될 수 있다. 그리고, 삽입층(18)은 적어도 일부가 압전층(160)과 제1 전극(150) 사이에 배치될 수 있다.As an example, the insertion layer 180 may be disposed along surfaces of the membrane layer 140 , the first electrode 150 , and the etch stop portion 130 . Also, at least a portion of the insertion layer 18 may be disposed between the piezoelectric layer 160 and the first electrode 150 .

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 삽입층(180)의 내측 끝단부와 제2 전극(170)의 끝단부가 겹쳐지게 배치되는 영역의 폭을 BR 폭(w1)이라 할 때, BR 폭(w1)은 0.2 ~ 0.8 ㎛일 수 있다. On the other hand, as shown in FIG. 2 , when the width of the area where the inner end of the insertion layer 180 and the end of the second electrode 170 overlap each other is referred to as the BR width w1, the BR width w1 ) may be 0.2 to 0.8 μm.

페시베이션층(190)은 제1 전극(150)과 제2 전극(170)의 일부분을 제외한 영역에 형성된다. 한편, 페시베이션층(190)은 공정 중 제2 전극(170) 및 제1 전극(150)이 손상되는 것을 방지하는 역할을 수행한다. The passivation layer 190 is formed in an area other than a portion of the first electrode 150 and the second electrode 170 . Meanwhile, the passivation layer 190 serves to prevent the second electrode 170 and the first electrode 150 from being damaged during the process.

나아가, 페시베이션층(190)은 최종 공정에서 주파수 조절을 위해 식각에 의해 일부분이 제거될 수 있다. 즉, 페시베이션층(190)의 두께가 조절될 수 있다. 페시베이션층(190)은 일예로서, 질화실리콘(Si3N4), 산화실리콘(SiO2), 산화망간(MgO), 산화지르코늄(ZrO2), 질화알루미늄(AlN), 티탄산 리르콘산 연(PZT), 갈륨비소(GaAs), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO) 중 어느 하나의 재질을 함유하는 유전체층(Dielectric layer)이 사용될 수 있다.Furthermore, a portion of the passivation layer 190 may be removed by etching for frequency control in a final process. That is, the thickness of the passivation layer 190 may be adjusted. The passivation layer 190 is, for example, silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxide (SiO 2 ), manganese oxide (MgO), zirconium oxide (ZrO 2 ), aluminum nitride (AlN), lead luconic acid titanate ( A dielectric layer containing any one of PZT), gallium arsenide (GaAs), hafnium oxide (HfO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), titanium oxide (TiO 2 ), and zinc oxide (ZnO) this can be used

금속패드(200)는 제1 전극(150)과 제2 전극(170)의 상기한 페시베이션층(190)이 형성되지 않은 일부분에 형성된다. 일예로서, 금속패드(200)는 금(Au), 금-주석(Au-Sn) 합금, 구리(Cu), 구리-주석(Cu-Sn) 합금 및 알루미늄(Al), 알루미늄 합금 등의 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금은 알루미늄-게르마늄(Al-Ge) 합금일 수 있다.The metal pad 200 is formed on a portion of the first electrode 150 and the second electrode 170 where the passivation layer 190 is not formed. As an example, the metal pad 200 is made of a material such as gold (Au), a gold-tin (Au-Sn) alloy, copper (Cu), a copper-tin (Cu-Sn) alloy, aluminum (Al), or an aluminum alloy. It can be done. For example, the aluminum alloy may be an aluminum-germanium (Al-Ge) alloy.

한편, 금속패드(200)는 제1 전극(150)에 연결되는 제1 금속패드(202)와, 상기 제2 전극(170)에 연결되는 제2 금속패드(204)를 구비할 수 있다.Meanwhile, the metal pad 200 may include a first metal pad 202 connected to the first electrode 150 and a second metal pad 204 connected to the second electrode 170 .

하부 프레임(210)은 멤브레인층(140)의 하부에 배치되며 식각방지부(130)의 내측에 배치된다. 또한, 하부 프레임(210)은 상부에서 바라볼 때 고리 형상을 가질 수 있다. 한편, 도 2에 도시된 바와 같이 하부 프레임(210)의 내부면은 삽입층(180)의 내측 끝단으로부터 활성 영역 측으로(다시 말해, 체적 음향 공진기(100)의 중앙부 측으로) 돌출되도록 배치될 수 있다. 여기서, 활성 영역이라 함은 제1 전극(150), 압전층(160) 및 제2 전극(170)이 모두 겹쳐지게 배치되는 영역을 의미한다.The lower frame 210 is disposed under the membrane layer 140 and disposed inside the etch stop 130 . In addition, the lower frame 210 may have a ring shape when viewed from the top. Meanwhile, as shown in FIG. 2 , the inner surface of the lower frame 210 may be disposed to protrude from the inner end of the insertion layer 180 toward the active region (ie, toward the central portion of the volumetric acoustic resonator 100). . Here, the active region means a region in which the first electrode 150, the piezoelectric layer 160, and the second electrode 170 are all overlapped.

또한, 하부 프레임(210)은 산화 실리콘(SiO2), 질화 실리콘(SiN) 등의 절연체 재질로 이루어지거나, 순수 또는 희토류가 도핑된 질화 알루미늄(AlN) 등의 압전체 재질로 이루어지거나 몰리브덴(Mo), 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr), 알루미늄(Aluminum, Al) 등과 같은 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.In addition, the lower frame 210 is made of an insulator material such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiN), made of a piezoelectric material such as aluminum nitride (AlN) doped with pure or rare earth elements, or made of molybdenum (Mo) , ruthenium (Ru), tungsten (W), iridium (Iridiym: Ir), platinum (Pt), copper (Copper: Cu), titanium (Titanium: Ti), tantalum (Tantalum: Ta), It may be made of a material such as nickel (Ni), chromium (Cr), aluminum (Aluminum, Al) or an alloy thereof.

그리고, 삽입층(180)의 내측 끝단과 하부 프레임(210)의 내측 끝단 간의 간격(w3)은 0.4 ~ 1.2 ㎛ 일 수 있다. 그리고, 하부 프레임의 두께는 0.08 ~ 0.15 ㎛ 일 수 있다.Also, the distance w3 between the inner end of the insertion layer 180 and the inner end of the lower frame 210 may be 0.4 to 1.2 μm. And, the thickness of the lower frame may be 0.08 ~ 0.15 ㎛.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 횡파(Latral Wave)가 하부 프레임(210)에서 먼저 반사되고, 투과된 횡파가 삽입층(180)의 내측 끝단에서 추가로 반사된다. 이와 같이, 활성 영역의 가장자리에 배치되도록 캐비티(C)에 배치되는 하부 프레임(210)에 의해 반사 특성 및 Q 성능이 개선될 수 있다. 이는 횡파 중에서 장파가 하부 프레임(210)을 먼저 만나서 반사되고, 침투력이 좋은 단파가 삽입층을 만나서 추가적으로 반사될 수 있기 때문이다.Meanwhile, as shown in FIG. 2 , a lateral wave is first reflected from the lower frame 210 , and the transmitted transverse wave is further reflected from an inner end of the insertion layer 180 . As such, reflection characteristics and Q performance may be improved by the lower frame 210 disposed in the cavity C to be disposed at the edge of the active region. This is because a long wave among transverse waves meets the lower frame 210 first and is reflected, and a short wave having good penetration meets the insertion layer and is additionally reflected.

여기서, 하부 프레임(210)에 의한 효과에 대하여 보다 자세하게 살펴보기로 한다.Here, the effect of the lower frame 210 will be examined in more detail.

도 3은 종래 기술에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 설명도이고, 도 4는 종래기술에 따른 체적 음향 공진기에서 BR 폭에 따른 감쇠(Attenuation) 성능을 나타내는 그래프이다.3 is an explanatory diagram showing a volumetric acoustic resonator according to the prior art, and FIG. 4 is a graph showing attenuation performance according to BR width in the volumetric acoustic resonator according to the prior art.

도 3은 공진기(10)의 면적 및 종횡비(높이/폭 비율)는 4,900 ㎛2 및 2.4 인 공진기이다. 그리고, 도 3에 도시된 A-A' 단면에서 도시된 BR 폭(w1)은 변경하면서 도 3에 도시된 B-B' 단면에서 도시된 BE 폭(w2)은 0.4 ㎛로 일정하게 하였다. 이와 같은 실험에 의해 도 4에 도시된 바와 같이, BR 폭이 0.4 ㎛인 경우 감쇠 성능이 33.1 dB로 최대값을 보이는 것을 알 수 있다.3 shows a resonator having an area and an aspect ratio (height/width ratio) of the resonator 10 of 4,900 μm 2 and 2.4. In addition, while the BR width w1 shown in the AA' section shown in FIG. 3 was changed, the BE width w2 shown in the BB' section shown in FIG. 3 was constant at 0.4 μm. As shown in FIG. 4 through this experiment, it can be seen that the attenuation performance shows the maximum value of 33.1 dB when the BR width is 0.4 μm.

여기서, BE 폭(w2)은 도 3에 도시된 바와 같이 제1 전극과 삽입층이 겹쳐지는 영역의 폭을 의미한다.Here, the BE width w2 means the width of a region where the first electrode and the insertion layer overlap, as shown in FIG. 3 .

그리고, 종래의 공진기(10)에 따른 공진기(10)의 성능은 하기의 표와 같이 나타남을 알 수 있다.And, it can be seen that the performance of the resonator 10 according to the conventional resonator 10 is shown in the table below.

BR 폭[㎛]BR width [μm] BE 폭[㎛]BE width [μm] fs[GHz]fs [GHz] fp[GHz]fp [GHz] kt2[%]kt 2 [%] IL[dB]IL[dB] Attn.[dB]Attn. [dB] 0.60.6
0.4
0.4 3.56203.5620 3.68953.6895 8.248.24 0.0360.036 28.728.7 0.40.4 3.56203.5620 3.69053.6905 8.308.30 0.0360.036 33.133.1 0.20.2 3.56203.5620 3.69153.6915 8.368.36 0.0360.036 26.926.9

한편, 도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기에서 BR 폭이 0.4㎛, 0.6㎛ 인 경우 삽입층의 내측 끝단과 하부 프레임의 내측 끝단 간의 간격에 따른 감쇠 성능을 나타내는 그래프이다.Meanwhile, FIG. 5 is a graph showing the damping performance according to the distance between the inner end of the insertion layer and the inner end of the lower frame when the BR width is 0.4 μm and 0.6 μm in the volumetric acoustic resonator according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, BR 폭이 0.4㎛이며, 삽입층(180)의 내측 끝단과 하부 프레임(210)의 내측 끝단 간의 간격(w3)이 1.2㎛ 일 때, 감쇠 성능이 39.7 dB인 것을 알 수 있으며, 이는 종래기술의 감쇠 성능과 비교하여 6.6 dB이 개선된 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 5, when the BR width is 0.4 μm and the interval w3 between the inner end of the insertion layer 180 and the inner end of the lower frame 210 is 1.2 μm, the attenuation performance is 39.7 dB. It can be seen that 6.6 dB is improved compared to the prior art attenuation performance.

그리고, 하기의 표 2와 같이 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기(100)의 삽입층(180)의 내측 끝단과 하부 프레임(210)의 내측 끝단 간의 간격(w3)에 따라 하기와 같은 성능이 나타남을 알 수 있다.And, as shown in Table 2 below, according to the distance w3 between the inner end of the insertion layer 180 and the inner end of the lower frame 210 of the volumetric acoustic resonator 100 according to an exemplary embodiment of the present invention, It can be seen that the same performance is obtained.


BR 폭[㎛]
BR width [μm] 삽입층의 내측 끝단과 하부 프레임의 내측 끝단 간의 간격[㎛]Gap between the inner end of the insertion layer and the inner end of the lower frame [㎛] 하부 프레임 두께
[㎛]lower frame thickness
[μm]
fs[GHz]
fs [GHz]
fp[GHz]
fp [GHz]
kt2[%]
kt 2 [%]
IL[dB]
IL[dB]
Attn.[dB]
Attn. [dB]
0.4
0.4 0.80.8
0.1
0.1 3.56303.5630 3.68753.6875 8.068.06 0.0370.037 38.738.7 1.01.0 3.56303.5630 3.68683.6868 8.018.01 0.0370.037 39.639.6 1.21.2 3.56303.5630 3.68603.6860 7.977.97 0.0370.037 39.739.7

또한, 도 6은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기에서 삽입층의 내측 끝단과 하부 프레임의 내측 끝단 간의 간격이 0.8㎛, 1.2㎛ 인 경우 하부 프레임의 두께에 따른 감쇠 성능을 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing the damping performance according to the thickness of the lower frame when the distance between the inner end of the insertion layer and the inner end of the lower frame is 0.8 μm and 1.2 μm in the volumetric acoustic resonator according to an exemplary embodiment of the present invention. to be.

도 6에 도시된 바와 같이, 하부 프레임(210)의 두께가 0.11㎛인 경우를 기준으로 두께가 ±0.01㎛ 만큼 변동되어도 감쇠 성능이 1dB 이내 변동폭의 안정한 값을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 6 , based on the case where the thickness of the lower frame 210 is 0.11 μm, even if the thickness fluctuates by ±0.01 μm, it can be seen that a stable value of the fluctuation range of the attenuation performance can be obtained within 1 dB.

그리고, 하기의 표 3와 같이 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기(100)의 하부 프레임(210)의 두께에 따라 하기와 같은 성능이 나타남을 알 수 있다.And, as shown in Table 3 below, it can be seen that the following performance is shown according to the thickness of the lower frame 210 of the volumetric acoustic resonator 100 according to an exemplary embodiment of the present invention.


BR 폭[㎛]
BR width [μm] 삽입층의 내측 끝단과 하부 프레임의 내측 끝단 간의 간격[㎛]Gap between the inner end of the insertion layer and the inner end of the lower frame [㎛] 하부 프레임 두께
[㎛]lower frame thickness
[μm]
fs[GHz]
fs [GHz]
fp[GHz]
fp [GHz]
kt2[%]
kt 2 [%]
IL[dB]
IL[dB]
Attn.[dB]
Attn. [dB]
0.4
0.4
1.2
1.2 0.100.10 3.56303.5630 3.68603.6860 7.977.97 0.0370.037 39.739.7 0.110.11 3.56303.5630 3.68553.6855 7.947.94 0.0370.037 39.639.6 0.120.12 3.56303.5630 3.68483.6848 7.897.89 0.0370.037 39.439.4

상기한 바와 같이, 하부 프레임(210)을 통해 체적 음향 공진기(100)의 성능을 향상시킬 수 있다.As described above, performance of the volumetric acoustic resonator 100 may be improved through the lower frame 210 .

이하에서는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기의 변형 실시예에 대하여 설명하기로 한다. 한편, 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호로 도면에 도시하고 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, a modified embodiment of a volumetric acoustic resonator according to an exemplary embodiment of the present invention will be described. Meanwhile, components identical to those described above are shown in the drawings with the same reference numerals, and detailed descriptions thereof will be omitted.

도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.7 is a schematic cross-sectional view showing a volumetric acoustic resonator according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기(300)는 일예로서, 기판(110), 희생층(120), 식각방지부(130), 멤브레인층(140), 제1 전극(150), 압전층(160), 제2 전극(170), 삽입층(180), 페시베이션층(190), 금속패드(200) 및 하부 프레임(410)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 7 , a volumetric acoustic resonator 300 according to an exemplary embodiment of the present invention, as an example, includes a substrate 110, a sacrificial layer 120, an etch stop 130, a membrane layer 140, a first It may include a first electrode 150, a piezoelectric layer 160, a second electrode 170, an insertion layer 180, a passivation layer 190, a metal pad 200, and a lower frame 410. .

한편, 기판(110), 희생층(120), 식각방지부(130), 멤브레인층(140), 제1 전극(150), 압전층(160), 제2 전극(170), 삽입층(180), 페시베이션층(190), 금속패드(200)는 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소로서 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.Meanwhile, the substrate 110, the sacrificial layer 120, the etch stop 130, the membrane layer 140, the first electrode 150, the piezoelectric layer 160, the second electrode 170, the insertion layer 180 ), the passivation layer 190, and the metal pad 200 are the same components as those described above, and detailed descriptions thereof will be omitted here.

하부 프레임(410)은 멤브레인층(140)의 하부에 배치되며 식각방지부(130)의 내측에 배치된다. 또한, 하부 프레임(410)은 상부에서 바라볼 때 고리 형상을 가질 수 있다. 한편, 도 7에 도시된 바와 같이 하부 프레임(410)의 내부면은 삽입층(180)의 하부에 배치될 수 있다. 즉, 하부 프레임(410)의 내부면은 삽입층(180)의 내측 끝단으로부터 활성 영역 외측으로 이격 배치될 수 있다.The lower frame 410 is disposed under the membrane layer 140 and disposed inside the etch stop 130 . In addition, the lower frame 410 may have a ring shape when viewed from the top. Meanwhile, as shown in FIG. 7 , an inner surface of the lower frame 410 may be disposed below the insertion layer 180 . That is, the inner surface of the lower frame 410 may be spaced apart from the inner end of the insertion layer 180 toward the outside of the active region.

이와 같은 경우, 횡파는 삽입층(180)에서 먼저 반사되며, 이를 투과한 횡파가 하부 프레임(410)에서 추가로 반사된다. 이에 따라, 체적 음향 공진기(300)의 kt2(전기기계 결합상수) 성능이 향상될 수 있다. 이는 상기한 체적 음향 공진기(100)의 경우 활성 영역 외측의 반사 구조물이 넓어 이로 인한 기생 캐패시턴스(Capacitance) 성분이 큰 반면, 본 실시예에 따른 체적 음향 공진기(300)는 반사 구조물을 최소 폭으로 유지하여 기생 캐패시턴스(Capacitance) 성분을 줄일 수 있기 때문이다.In this case, the shear wave is first reflected by the insertion layer 180, and the shear wave transmitted therethrough is additionally reflected by the lower frame 410. Accordingly, kt 2 (electromechanical coupling constant) performance of the volumetric acoustic resonator 300 may be improved. This is because in the case of the volumetric acoustic resonator 100 described above, the reflective structure outside the active region is wide, resulting in a large parasitic capacitance component. This is because the parasitic capacitance component can be reduced by doing so.

또한, 하부 프레임(410)은 산화 실리콘(SiO2), 질화 실리콘(SiN) 등의 절연체 재질로 이루어지거나, 순수 또는 희토류가 도핑된 질화 알루미늄(AlN) 등의 압전체 재질로 이루어지거나 몰리브덴(Mo), 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr), 알루미늄(Aluminum, Al) 등과 같은 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.In addition, the lower frame 410 is made of an insulator material such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiN), made of a piezoelectric material such as aluminum nitride (AlN) doped with pure or rare earth elements, or made of molybdenum (Mo) , ruthenium (Ru), tungsten (W), iridium (Iridiym: Ir), platinum (Pt), copper (Copper: Cu), titanium (Titanium: Ti), tantalum (Tantalum: Ta), It may be made of a material such as nickel (Ni), chromium (Cr), aluminum (Aluminum, Al) or an alloy thereof.

도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.8 is a schematic cross-sectional view showing a volumetric acoustic resonator according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기(500)는 일예로서, 기판(110), 희생층(120), 식각방지부(130), 멤브레인층(140), 제1 전극(150), 압전층(160), 제2 전극(170), 삽입층(180), 페시베이션층(190), 금속패드(200) 및 하부 프레임(610)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 8 , a volumetric acoustic resonator 500 according to an exemplary embodiment of the present invention, as an example, includes a substrate 110, a sacrificial layer 120, an etch stop 130, a membrane layer 140, a first It may include a first electrode 150, a piezoelectric layer 160, a second electrode 170, an insertion layer 180, a passivation layer 190, a metal pad 200, and a lower frame 610. .

한편, 기판(110), 희생층(120), 식각방지부(130), 멤브레인층(140), 제1 전극(150), 압전층(160), 제2 전극(170), 삽입층(180), 페시베이션층(190), 금속패드(200)는 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소로서 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.Meanwhile, the substrate 110, the sacrificial layer 120, the etch stop 130, the membrane layer 140, the first electrode 150, the piezoelectric layer 160, the second electrode 170, the insertion layer 180 ), the passivation layer 190, and the metal pad 200 are the same components as those described above, and detailed descriptions thereof will be omitted here.

하부 프레임(610)은 멤브레인층(140)의 하부에 배치되며 식각방지부(130)의 내측에 배치된다. 또한, 하부 프레임(410)은 상부에서 바라볼 때 고리 형상을 가질 수 있다. 한편, 도 8에 도시된 바와 같이 하부 프레임(610)의 내부면은 삽입층(180)의 내측 끝단으로부터 활성 영역 측으로[다시 말해, 체적 음향 공진기(500)의 중앙부 측으로] 돌출되도록 배치될 수 있다. 그리고, 하부 프레임(610)의 외부면은 금속패드(200)의 내부면으로부터 활성 영역 측으로[다시 말해, 체적 음향 공진기(500)의 중앙부 측으로] 이격 배치될 수 있다.The lower frame 610 is disposed under the membrane layer 140 and disposed inside the etch stop 130 . In addition, the lower frame 410 may have a ring shape when viewed from the top. Meanwhile, as shown in FIG. 8 , the inner surface of the lower frame 610 may be disposed to protrude from the inner end of the insertion layer 180 toward the active region (ie, toward the central portion of the volumetric acoustic resonator 500). . Also, the outer surface of the lower frame 610 may be spaced apart from the inner surface of the metal pad 200 toward the active area (ie, toward the central portion of the volumetric acoustic resonator 500).

이와 같은 경우, 활성 영역의 외측으로 누설된 횡파는 하부 프레임(610)의 외부면에서 반사되며 하부 프레임(610)의 외부면을 투과한 횡파는 금속패드(200)에서 추가로 반사된다.In this case, the transverse waves leaked to the outside of the active region are reflected from the outer surface of the lower frame 610, and the transverse waves transmitted through the outer surface of the lower frame 610 are additionally reflected from the metal pad 200.

또한, 하부 프레임(610)은 산화 실리콘(SiO2), 질화 실리콘(SiN) 등의 절연체 재질로 이루어지거나, 순수 또는 희토류가 도핑된 질화 알루미늄(AlN) 등의 압전체 재질로 이루어지거나 몰리브덴(Mo), 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr), 알루미늄(Aluminum, Al) 등과 같은 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.In addition, the lower frame 610 is made of an insulator material such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiN), made of a piezoelectric material such as aluminum nitride (AlN) doped with pure or rare earth elements, or made of molybdenum (Mo) , ruthenium (Ru), tungsten (W), iridium (Iridiym: Ir), platinum (Pt), copper (Copper: Cu), titanium (Titanium: Ti), tantalum (Tantalum: Ta), It may be made of a material such as nickel (Ni), chromium (Cr), aluminum (Aluminum, Al) or an alloy thereof.

도 9는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.9 is a schematic cross-sectional view showing a volumetric acoustic resonator according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기(700)는 일예로서, 기판(110), 희생층(120), 식각방지부(130), 멤브레인층(140), 제1 전극(150), 압전층(160), 제2 전극(170), 삽입층(180), 페시베이션층(190), 금속패드(200) 및 하부 프레임(810)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 9 , a volumetric acoustic resonator 700 according to an exemplary embodiment of the present invention, as an example, includes a substrate 110, a sacrificial layer 120, an etch stop 130, a membrane layer 140, a first It may include a first electrode 150, a piezoelectric layer 160, a second electrode 170, an insertion layer 180, a passivation layer 190, a metal pad 200, and a lower frame 810. .

한편, 기판(110), 희생층(120), 식각방지부(130), 멤브레인층(140), 제1 전극(150), 압전층(160), 제2 전극(170), 삽입층(180), 페시베이션층(190), 금속패드(200)는 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소로서 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.Meanwhile, the substrate 110, the sacrificial layer 120, the etch stop 130, the membrane layer 140, the first electrode 150, the piezoelectric layer 160, the second electrode 170, the insertion layer 180 ), the passivation layer 190, and the metal pad 200 are the same components as those described above, and detailed descriptions thereof will be omitted here.

하부 프레임(810)은 멤브레인층(140)의 하부에 배치되며 식각방지부(130)의 내측에 배치된다. 또한, 하부 프레임(810)은 상부에서 바라볼 때 고리 형상을 가질 수 있다. 한편, 도 9에 도시된 바와 같이 하부 프레임(810)의 내부면은 삽입층(180)의 내측 끝단으로부터 활성 영역 측으로[다시 말해, 체적 음향 공진기(700)의 중앙부 측으로] 돌출되도록 배치될 수 있다. 그리고, 하부 프레임(810)의 외부면은 금속패드(200)의 내부면으로부터 활성 영역의 외측으로[다시 말해, 체적 음향 공진기(700)의 가장자리 측으로] 이격 배치될 수 있다.The lower frame 810 is disposed under the membrane layer 140 and disposed inside the etch stop 130 . Also, the lower frame 810 may have a ring shape when viewed from the top. Meanwhile, as shown in FIG. 9 , the inner surface of the lower frame 810 may be disposed to protrude from the inner end of the insertion layer 180 toward the active region (ie, toward the center of the volumetric acoustic resonator 700). . Also, the outer surface of the lower frame 810 may be spaced apart from the inner surface of the metal pad 200 to the outside of the active region (ie, toward the edge of the volumetric acoustic resonator 700).

이와 같은 경우, 활성 영역의 외측으로 누설된 횡파는 금속패드(200)에서 반사되며, 금속패드(200)의 내부면을 투과한 횡파는 하부 프레임(810)의 외부면에서 추가로 반사된다.In this case, the transverse wave leaking to the outside of the active region is reflected by the metal pad 200, and the transverse wave transmitted through the inner surface of the metal pad 200 is additionally reflected by the outer surface of the lower frame 810.

또한, 하부 프레임(810)은 산화 실리콘(SiO2), 질화 실리콘(SiN) 등의 절연체 재질로 이루어지거나, 순수 또는 희토류가 도핑된 질화 알루미늄(AlN) 등의 압전체 재질로 이루어지거나 몰리브덴(Mo), 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr), 알루미늄(Aluminum, Al) 등과 같은 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.In addition, the lower frame 810 is made of an insulator material such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiN), made of a piezoelectric material such as aluminum nitride (AlN) doped with pure or rare earth elements, or made of molybdenum (Mo) , ruthenium (Ru), tungsten (W), iridium (Iridiym: Ir), platinum (Pt), copper (Copper: Cu), titanium (Titanium: Ti), tantalum (Tantalum: Ta), It may be made of a material such as nickel (Ni), chromium (Cr), aluminum (Aluminum, Al) or an alloy thereof.

도 10은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기를 나타내는 개략 단면도이다.10 is a schematic cross-sectional view showing a volumetric acoustic resonator according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 체적 음향 공진기(900)는 일예로서, 기판(110), 희생층(120), 식각방지부(130), 멤브레인층(140), 제1 전극(150), 압전층(160), 제2 전극(170), 삽입층(180), 페시베이션층(190), 금속패드(200) 및 하부 프레임(1010)을 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 10 , a volumetric acoustic resonator 900 according to an exemplary embodiment of the present invention includes, as an example, a substrate 110, a sacrificial layer 120, an etch stop 130, a membrane layer 140, a first It may include a first electrode 150, a piezoelectric layer 160, a second electrode 170, an insertion layer 180, a passivation layer 190, a metal pad 200, and a lower frame 1010. .

한편, 기판(110), 희생층(120), 식각방지부(130), 멤브레인층(140), 제1 전극(150), 압전층(160), 제2 전극(170), 삽입층(180), 페시베이션층(190), 금속패드(200)는 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소로서 여기서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.Meanwhile, the substrate 110, the sacrificial layer 120, the etch stop 130, the membrane layer 140, the first electrode 150, the piezoelectric layer 160, the second electrode 170, the insertion layer 180 ), the passivation layer 190, and the metal pad 200 are the same components as those described above, and detailed descriptions thereof will be omitted here.

하부 프레임(1010)은 멤브레인층(140)의 하부에 배치되며 식각 방지부(130)에 연결될 수 있다. 또한, 하부 프레임(1010)은 상부에서 바라볼 때 고리 형상을 가질 수 있다. 한편, 도 10에 도시된 바와 같이 하부 프레임(1010)의 내부면은 삽입층(180)의 내측 끝단으로부터 활성 영역 측으로[다시 말해, 체적 음향 공진기(900)의 중앙부 측으로] 돌출되도록 배치될 수 있다.The lower frame 1010 may be disposed under the membrane layer 140 and connected to the etch stop 130 . In addition, the lower frame 1010 may have a ring shape when viewed from the top. Meanwhile, as shown in FIG. 10 , the inner surface of the lower frame 1010 may be disposed to protrude from the inner end of the insertion layer 180 toward the active region (ie, toward the center of the volumetric acoustic resonator 900). .

또한, 하부 프레임(1010)은 산화 실리콘(SiO2), 질화 실리콘(SiN) 등의 절연체 재질로 이루어지거나, 순수 또는 희토류가 도핑된 질화 알루미늄(AlN) 등의 압전체 재질로 이루어지거나 몰리브덴(Mo), 루테늄(ruthenium : Ru), 텅스텐(tungsten : W), 이리듐 (Iridiym : Ir), 플래티늄 (Platinium : Pt), 구리(Copper : Cu), 티타늄 (Titanium : Ti), 탄탈 (Tantalum : Ta), 니켈 (Nickel : Ni) , 크롬 (Chromium : Cr), 알루미늄(Aluminum, Al) 등과 같은 재질 또는 이의 합금으로 이루어질 수 있다.In addition, the lower frame 1010 is made of an insulator material such as silicon oxide (SiO 2 ) or silicon nitride (SiN), made of a piezoelectric material such as aluminum nitride (AlN) doped with pure or rare earth elements, or made of molybdenum (Mo) , ruthenium (Ru), tungsten (W), iridium (Iridiym: Ir), platinum (Pt), copper (Copper: Cu), titanium (Titanium: Ti), tantalum (Tantalum: Ta), It may be made of a material such as nickel (Ni), chromium (Cr), aluminum (Aluminum, Al) or an alloy thereof.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and variations are possible without departing from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be obvious to those skilled in the art.

100, 300, 500, 700, 900 : 체적 음향 공진기
110 : 기판
120 : 희생층
130 : 식각방지부
140 : 멤브레인층
150 : 제1 전극
160 : 압전층
170 : 제2 전극
180 : 삽입층
190 : 페시베이션층
200 : 금속패드
210, 410, 610, 810, 1010 : 하부 프레임100, 300, 500, 700, 900: volumetric acoustic resonators
110: substrate
120: sacrificial layer
130: anti-etching unit
140: membrane layer
150: first electrode
160: piezoelectric layer
170: second electrode
180: insertion layer
190: passivation layer
200: metal pad
210, 410, 610, 810, 1010: lower frame

Claims (13)

기판;
상기 기판 상에 배치되며 상기 기판과의 사이에 캐비티가 배치되는 제1 전극;
상기 제1 전극의 적어도 일부를 덮는 압전층;
상기 압전층의 적어도 일부를 덮는 제2 전극;
상기 제1 전극과 상기 압전층의 사이에 배치되는 삽입층; 및
상기 캐비티 내에 배치되는 하부 프레임;
을 포함하며,
상기 하부 프레임은 적어도 일부분이 상기 삽입층과 겹쳐지게 배치되는 체적 음향 공진기.
Board;
a first electrode disposed on the substrate and having a cavity disposed between the first electrode and the substrate;
a piezoelectric layer covering at least a portion of the first electrode;
a second electrode covering at least a portion of the piezoelectric layer;
an insertion layer disposed between the first electrode and the piezoelectric layer; and
a lower frame disposed within the cavity;
Including,
The volumetric acoustic resonator of claim 1 , wherein at least a portion of the lower frame overlaps the insertion layer.
 제1항에 있어서,
상기 하부 프레임의 내부면은 상기 삽입층의 내측 끝단으로부터 상기 제1 전극, 상기 압전층 및 상기 제2 전극이 겹쳐지게 배치되는 활성 영역 측으로 돌출되도록 배치되는 체적 음향 공진기.
According to claim 1,
The volume acoustic resonator of claim 1 , wherein an inner surface of the lower frame protrudes from an inner end of the insertion layer toward an active region where the first electrode, the piezoelectric layer, and the second electrode are overlapped.
 제1항에 있어서,
상기 삽입층의 내측 끝단부와 상기 제2 전극의 끝단부가 겹쳐지게 배치되는 영역의 폭인 BR 폭은 0.2㎛ ~ 0.8㎛ 인 체적 음향 공진기.
According to claim 1,
The volumetric acoustic resonator of claim 1 , wherein a BR width, which is a width of a region where the inner end of the insertion layer and the end of the second electrode overlap each other, is 0.2 μm to 0.8 μm.
 제1항에 있어서,
상기 삽입층의 내측 끝단과 상기 하부 프레임의 내측 끝단 간의 간격은 0.4㎛ ~ 1.2㎛ 인 체적 음향 공진기.
According to claim 1,
The volumetric acoustic resonator of claim 1 , wherein a distance between an inner end of the insertion layer and an inner end of the lower frame is 0.4 μm to 1.2 μm.
 제1항에 있어서,
상기 하부 프레임의 두께는 0.08㎛ ~ 0.15㎛ 인 체적 음향 공진기.
According to claim 1,
The volumetric acoustic resonator wherein the lower frame has a thickness of 0.08 μm to 0.15 μm.
 제1항에 있어서,
상기 하부 프레임의 내부면은 상기 삽입층의 내측 끝단으로부터 상기 제1 전극, 상기 압전층 및 상기 제2 전극이 겹쳐지게 배치되는 활성 영역의 외측으로 이격 배치되는 체적 음향 공진기.
According to claim 1,
The volumetric acoustic resonator of claim 1 , wherein an inner surface of the lower frame is spaced apart from an inner end of the insertion layer to an outer side of an active region in which the first electrode, the piezoelectric layer, and the second electrode are overlapped.
 제1항에 있어서,
상기 기판과 함께 상기 캐비티를 형성하는 멤브레인층을 더 포함하는 체적 음향 공진기.
According to claim 1,
The volume acoustic resonator further comprises a membrane layer forming the cavity with the substrate.
 제1항에 있어서,
상기 캐비티를 둘러싸도록 배치되는 식각 방지부;
상기 식각 방지부를 둘러싸도록 배치되는 희생층; 및
상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 연결되는 금속 패드;
를 더 포함하는 체적 음향 공진기.
According to claim 1,
an etch stop part disposed to surround the cavity;
a sacrificial layer disposed to surround the etch stop portion; and
a metal pad connected to the first electrode and the second electrode;
A volumetric acoustic resonator further comprising a.
 제8항에 있어서,
상기 하부 프레임의 외부면은 상기 금속 패드의 내부면으로부터 상기 제1 전극, 상기 압전층 및 상기 제2 전극이 모두 겹쳐지게 배치되는 활성 영역 측으로 이격 배치되는 체적 음향 공진기.
According to claim 8,
The outer surface of the lower frame is spaced apart from the inner surface of the metal pad toward an active area in which the first electrode, the piezoelectric layer, and the second electrode are all overlapped.
 제8항에 있어서,
상기 하부 프레임의 외부면은 상기 금속 패드의 내부면으로부터 상기 제1 전극, 상기 압전층 및 상기 제2 전극이 모두 겹쳐지게 배치되는 활성 영역의 외측으로 이격 배치되는 체적 음향 공진기.
According to claim 8,
The outer surface of the lower frame is spaced apart from the inner surface of the metal pad to the outer side of an active region in which the first electrode, the piezoelectric layer, and the second electrode are all overlapped.
 제8항에 있어서,
상기 하부 프레임은 상기 식각 방지부에 연결되는 체적 음향 공진기.
According to claim 8,
The volumetric acoustic resonator of claim 1 , wherein the lower frame is connected to the etch stop.
 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 삽입층의 내측 끝단부와 상기 제2 전극의 끝단부가 겹쳐지게 배치되는 영역의 폭인 BR 폭은 0.2㎛ ~ 0.8㎛ 인 체적 음향 공진기.
According to any one of claims 9 to 11,
The volumetric acoustic resonator of claim 1 , wherein a BR width, which is a width of a region where the inner end of the insertion layer and the end of the second electrode overlap each other, is 0.2 μm to 0.8 μm.
 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하부 프레임의 두께는 0.08㎛ ~ 0.15㎛ 인 체적 음향 공진기.

According to any one of claims 9 to 11,
The volumetric acoustic resonator wherein the lower frame has a thickness of 0.08 μm to 0.15 μm.
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